2011电赛论文

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电赛论文最终.

帆板控制系统设计（F题）摘要：本系统以单片机STC12C5A48S2为控制核心及数据处理核心,采用加速度传感器MMA7260作为角度检测的核心器件,设计并制作了一个帆板控制系统。

以L293构成电机的电路，通过对风扇转角的控制，调节风力的大小，改变帆板的转角θ。

可以通过键盘设置帆板转角0～60o，并在LCD上实时显示θ。

使用了PID算法，使系统能快速达到稳定。

由于采用了低功耗单片机，并且使用了一些高性价比、低功耗的器件去设计电路，因此本放大器具有成本低，功耗小，性价比高的优点。

关键词：控制系统；角速度传感器；单片机；PID；一、方案比较与选择题目分析：综合分析题目要求，转动帆板时，实现实时显示角度，且能够通过键盘控制风力，是本题的最大难点，也是设计的重点之一。

另一难点是使帆板转角达到60o。

要得到更好的性能指标，放大电路的零点漂移也是一个很难解决的问题。

此外，在整个电路的设计中，要考虑其成本。

1、数据处理和控制核心选择方案一：采用DSP最小系统板。

即由DSP来实现电机的控制、传感器信号采集和人机界面控制等功能。

方案二：采用单片机STC12C5A48S2最小系统板。

即由单片机STC12C5A48S2实现整个系统的统一控制和数据处理。

本系统不涉及大量的数据存储和复杂处理，虽然方案一控制更灵活更方便，但DSP的资源得不到充分利用，且系统规模大，成本高。

而单片机STC12C5A48S2是一种8位低功耗微、高性能处理器，具有丰富的片上外设和较强的运算能力，且可串口编程，使用十分方便，性价比高。

综上所述，故采用方案二。

2、角度传感器的比较与选择方案一：角度传感器KMZ41与信号调理芯片UZZ9001组成的角度采集模块。

KMZ41与信号调理芯片UZZ9001一起,能够对180°范围内的角度信号进行测量,并利用SPI方式提供11位的角度信号输出。

调试繁琐，且电路稳定性差。

方案二：采用MMA7260三轴加速度传感器。

2011年全国大学生电子设计竞赛论文

2011年全国大学生电子设计竞赛帆板控制系统（F题）【高职高专组】2011年09月03日帆板控制系统摘要本帆板控制系统是以STC89C52单片机为核心，应用PWM 技术、旋转角度传感器角度传感器和AD转换技术实现了帆板控制系统的设计。

系统应用PWM脉冲宽度调制方式实现对风扇风速的多级调整；不同风速下系统通过风扇吹动帆板，控制帆板转角从0~60°任意变化，同时帆板的角度由旋转角度传感器检测，通过AD转换后在LCD-1602上显示。

系统不仅可以通过键盘调整风速使帆板达到合适的角度，而且可以通过风扇转速的自动调节，控制帆板精确转动，使帆板的角度与输入的角度一致。

经实验调试，帆板控制系统的设计较好地满足了任务要求。

关键词：STC单片机、PWM调速、旋转角度传感器、AD转换I帆板控制系统摘要本帆板控制系统是以STC89C52单片机为核心，应用PWM技术、旋转角度传感器角度传感器和AD转换技术实现了帆板控制系统的设计。

系统不仅可以通过键盘调整风速使帆板达到合适的角度，而且可以通过风扇转速的自动调节，控制帆板精确转动，使帆板的角度与输入的角度一致。

经实验调试，帆板控制系统的设计较好地满足了任务要求。

关键词：STC单片机、PWM调速、旋转角度传感器、AD转换一、系统方案、1、主控制模块的论证与选择：方案一：采用FPGA或CPLD作为系统的控制器。

优点：可以实现复杂逻辑功能，规模大，速度快，密度高，体积小，稳定性高，容易实现仿真、调试和功能扩展。

缺点：成本高，引脚多，PCB布线复杂。

本设计对数据的处理要求不高，此方案的优势得不到充分体现。

方案二：采用51单片机作为系统的控制器。

优点：算术运算功能强，软件编程灵活，自由度大，技术成熟，体积小，成本低，容易实现仿真、调试和功能扩展，并而51MCU的运用比较熟练。

2011电工杯论文A题一等奖

摘要风电场的发电功率预测是保证电网功率平衡和运行安全的重要环节，本文对风电场发电功率建立预测模型。

对问题一，通过对灰色预测、ARIMA以及遗传神经网络预测模型引入预测误差反馈控制，使得预测模型具有自适应调节预测精度的能力，大大提高了三种模型的预测精度，得到了给定日期的发电功率预测值，最终确立了遗传神经网络预测模型为较高精度模型。

对问题二，在三个模型得到的预测结果和误差基础上，比较了单台风电机组功率以及多机总功率预测的相对误差，得到了预测误差存在的普遍规律：预测误差随着预测数据使用量的增多而最终呈增大趋势，并且机组汇聚会减小预测误差。

对问题三，利用动态神经网络的特性, 提出对时间序列进行预测的动态神经网络模型,并用于风电功率的预测中，提高了预测精度和稳定性。

结果表明动态神经网络在风电功率的有效性和实用性。

最后分析论证了阻碍风电功率实时预测精度进一步改善的主要因素。

关键词：风电灰色预测ARIMA 遗传神经网络动态神经网络一、问题的提出1.1问题的背景随着全球气候问题以及能源危机的出现，人类对可再生能源的依赖越显突出。

风能是一种可再生、清洁的能源，风力发电是最具大规模开发技术经济条件的非水电再生能源。

现今风力发电主要利用的是近地风能。

近地风具有波动性、间歇性、低能量密度等特点，因而风电功率也是波动的。

大规模风电场接入电网运行时，大幅度地风电功率波动会对电网的功率平衡和频率调节带来不利影响。

风能作为一种可再生洁净能源的代表，有着广泛的发展前景。

随着大规模风电场的兴起，风能越来越多地被应用到发电行业。

由此也给电力系统带来一系列问题，例如电压问题、电能质量、调度方案等，特别是风电场输出功率的不可预知性，给电网运行带来极大的困难。

对风电场输出功率进行预测不但能提高电网运行水平，保证电网的功率平衡和运行安全。

而且可以降低非可再生能源的消耗，提高电力系统经济性，减少温室气体排放，意义重大。

1.2问题的提出结合对题目的理解及附件中各机组的数据，试建立数学模型，解决以下问题（1）结合附件中各机组的数据对风电功率进行实时预测及误差分析，并检验预测结果是否满足相关预测精度的相关要求。

2011年全国大学生数学建模竞赛A题论文

城市表层土壤重金属污染分析摘要土壤作为城市环境的重要组成部分，不仅提供人类生存所需的各种营养物质，而且接受来自工业和生活废水、固体废物、农药化肥、及大气降尘等物质的污染．很容易导致金属元素的蓄积，从而造成土壤重金属的污染．本文讨论了某城市表层土壤重金属污染的空间分布分布状况，地区污染程度，以及污染传播特征，污染源等，建立了相应的几何与数学模型或算法，得到了较好的结果，为防治城市表层重金属污染，保护和提高土壤资源和生态环境，提供参考．对于问题一：通过给定数据的相关分析，不考虑地形高低对污染浓度变化的影响，用Matlab 软件编程绘制个重金属元素污染浓度空间分布三维网格图和二维等高线图，综合研究该城市各功能区的空间分布以及污染程度分布．建立了Muller 地积累指数模分析模型：)]/([log 2Bn C Fn ⨯=ℜ，确定污染程度水平分级标准，通过统计计算，分析了各重金属在不同功能区的污染状况及程度．结论是：主干道路区和工业区的重金属元素的污染最严重，其他次之．对于问题二，为说明重金属元素污染的主要原因，采用单因子指数模型和内梅罗综合指数模型进行综合指标评价分析，结合问题一中统计数据进行综合分析，得到个重金属元素在各功能区及城区的综合污染程度指标．污染最严重的功能区是主干道路区，其次按照污染程度从大小的顺序依次为：工业区、生活区、公园绿地区、山区．主干道路区土壤表层重金属元素含量很高，且种类多．根据地区的差异性和元素的特殊性，分析出重金属污染Hg 和Cu 污染是最严重的污染源，且污染最严重的地区在主干道路区和工业区．这些污染主要由于含铅汽油的燃烧、汽车轮胎磨损产生的含锌粉尘、工业污水的排放、生活废水的排放、化肥农药的多度使用、金属矿山的开采．详细情况见正文．对于问题三，为了找出该城区的污染源，在分析出重金属元素的主要传播特征之后，考虑大气空间传播情况，建立了微分方程模型，通过模型求解分析，用其等效的向内（向污染浓度较高的方向搜索）搜索算法，计算确定了重金属元素主要污染源的位置，其中As 较严重的中心污染源坐标分别为：（5291，7349，10）、（12696,3024，27）、（18134、10046、41）、（17814,10707,64）、（27700,11609,165）．这五个污染源主要分布在主干道路区．（5291，5739，10），（12696,3024，27），（17814,10707，64）分布在工业区，其它两种污染源分布在生活区．其余元素的中心污染源见正文．对于问题四，需对前面所建立的模型进行分析与评价并进行模型的优化，在详细分析了前三个问题的求解模型及过程之后，评价出所建立模型的优缺点．在问题三中，重金属元素除了在大气中传播以外，还通过水土流动传播．另外，前几个模型都是静态的，但污染物传播的过程与时间有关，是一个动态的过程．最后建立了一个扩算方程模型进行优化，能够为更好的研究城市地理环境的演变模式做贡献．关键词：重金属污染地积累指数模型单因子指数模型内梅罗综合污染指数微分方程模型一、问题重述1．1 问题背景随着工业发展和城市化进程的加剧，通过交通运输、工业排放、市政建设和大气沉降等造成城市重金属污染越来越严重．对城市土壤地质环境异常的查证，以及如何应用查证获得的海量数据资料开展城市环境质量评价，研究城市不同功能区表层土壤重金属污染特征和污染空间分布性，以便更好的研究人类活动影响下城市地质环境的演变模式．本文就如何应用查证获得的海量数据资料展开城市环境质量评价，研究地质环境的演变模式建立数学模型．附录1列出了采样点的位置、海拔高度及其所属功能区等信息，附录2列出了8种列出了8种主要重金属元素在采样点处的浓度，附录3列出了8种主要重金属元素的背景值．1．2 需要解决的问题有(1) 给出8种主要重金属元素在该城区的空间分布，并分析该城区内不同区域重金属的污染程度．(2) 通过数据分析，说明重金属污染的主要原因．(3) 分析重金属污染物的传播特征，由此建立数学模型，确定污染源的位置．(4) 分析所建立模型的优缺点，为更好的研究城市地质环境的演变模式，还应收集什么信息？有了这些信息，如何建立模型解决问题？二、问题分析该题目一方面通过GPS记录了该城市大量样本点的位置以及所属功能区，再应用专门仪器测试分析，获得了每个样本所含的多种化学元素的浓度数据，通过这两个表的数据就大致可以提取出一些对于解决问题的重要信息，另一方面，题目给出了自然区各样本点的重金属元素的背景值，作为重金属污染情况的指标．对于分析研究各个样本点的污染程度至关重要．利用Matlab软件进行三维网格图和等高线图的制作并结合相关的数据统计分析，可以分析该城区不同区域重金属的污染程度．后面利用地积累指数法和内梅尔综合评价指数对数据进行处理，分析污染严重的功能区和重金属．结合图形的分析以及模型的建立综合分析重金属污染物的传播特征．接着对模型进行一定的优化处理，使得处理的结果更准确．三、模型假设1、假设题目所给的数据合理正确．2、该区域的划分是稳定的，不会出现大的变动．3、不考虑观测误差、随机误差和其他外在因素所产生的误差．4、重金属在大气中无穷空间扩散，不受风的影响，其扩散服从热传导定律．5、重金属污染程度连续变化，大气中重金属元素浓度连续变化．6、界限不明显区域有扩大、缩小、消失的过程，穿过大气进入仪器的重金属含量只有浓度大小之分，浓度大小由仪器灵敏度确定．四、变量与符号说明eo lg地积累指数n ()8,7,6,5,4,3,2,1=n 分别表示As,Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb,Zn 元素Fn 污染物重金属元素n 的浓度 Bn第n 种重金属元素的背景值上限P 综综合污染指数 n C重金属n 的实测值（ug/g ） max (/)n n C S 重金属污染物中污染指数最大值 (/)n n wg C S重金属污染物中污染指数平均值 n χ 重金属污染物n 的环境质量指数；n α 重金属污染物n 的实测值 n β 重金属污染物的评价标准． Ω 重金属元素通过的平面t 时间 h 海拔高度 V体积五、模型建立与求解针对问题一，首先想到的是用Matlab 软件编程，进行三维网格图、三维曲面图、等高线图和散点图的制作．5．1 问题(1)的分析、模型建立与求解： 5．1．1 问题（1）的分析对于问题一，首先来分析一下，要给出8种主要重金属在该城区的空间分布，就必须确定每个重金属元素与他们所对应的地区之间的联系．刚好题目给出了每个样本点的各元素浓度，那么是不是可以将每种重金属元素含量浓度含量与该目标点所在的功能区建立联系？由此想到利用Matlab 软件画出每种元素在该城区的三维曲面和空间曲面图．同时在分析不同区域重金属的污染程度时，考虑到这个污染程度是否可以量化．并且是否能够建立一种模型将这种指标量化．这道问题还要求考虑每个功能区的污染程度，知道每个功能区的每种重金属污染程度又是不一样的．那通过什么指标来判断每个功能区的污染程度大小，这也是为什么用权重作为评价每个功能区的污染程度的指标．5．1．2 问题（1）的模型建立该城区受这八种重金属元素As 、Cd 、Cr 、Cu 、Hg 、Ni 、Pb 、Zn 污染程度不一样．题目提供了每种重金属元素的背景值，那么怎么样利用这些背景值和每种元素相关的浓度确定不同区域重金属的污染程度？所以需要找出一种方法来准确的分析该城区内不同区域重金属的污染程度，并且最好能够量化．建立8种主要重金属元素在该城区的空间分布模型如下：引入了一种用于研究沉积物及其他物质中重金属污染程度的该区内不同地域重金属的污染程度的定量指标——地积累指数又称Muller 指数法，Muller 指数法表达式为:)]/([log 2Bn C Fn ⨯=ℜ式中Fn 表示污染物重金属元素n 的浓度；Bn 表示第n 种重金属元素的背景值上限，C 为考虑各地岩石差异可能会引起背景值的变动而取得一系列系数(一般取值为1．5)，用来表征沉积特征、岩石地质及其他影响．Muller 地积累指数评价和分级标准分级标准具体详见表1表1：地积累指数分级标准地积累指数ℜ 分级污染程度105≤ℜ<6及严重污染 54≤ℜ< 5强-及严重污染 43≤ℜ< 4强污染 32≤ℜ< 3中等-强污染 21≤ℜ< 2中等污染 10≤ℜ< 1轻度-中等污染 0≤ℜ 0无污染该方法指标主要是通过每种重金属元素测得的实际浓度以及他们的相关背景值，计算出每种元素的地积累指数．然后根据上面这张表就可以判断出每种元素的污染级别，这样就可以对每种元素的污染情况进行分析．然后再利用Matlab 软件对题目所给数据进行处理，画出相应的网格曲面图和等高线曲线图．这里需要对Matlab 进行编程，首先利用每个样本点的横坐标、纵坐标、海拔高度建立等高线图，程序语句见附录一．通过该图，可以直观的看到该城区各功能区的空间分布．但是这张图不能反映出8种主要元素在城区的污染情况，需要借助于各种主要元素的浓度．所以需要再建立一张等高曲线图以及相应的网格曲面图，将主要元素的浓度作为第三坐标，命令语句见附录一．5．1．3 问题（1）的求解过程首先通过Matlab 软件，调用每个样本点的位置相关数据．就是以海拔为第三坐标，并且对每个功能区进行颜色区分，画出该城区每个功能区的二维等高线图．最后把每个样本点显示在图上．得到如下这张图：图一：重金属As空间二维等高线分布图这张图只反映出了该城区各功能区的空间分布，还不能看出每种重金属污染的情况．将每种重金属元素的浓度在图上反应出来，做出该城区重金属污染的二维等高线图．具体程序语句见附录二，得到如下这张图：图二：重金属As分布平面图同时为了对应这张As含量分布平面图，也画出了三维网格曲面图（图三）．图三：重金属As含量分布的空间三维图从空间三维图三中可以看到，有一处的波峰很高说明该处污染情况很严重，有二处处于波峰说明污染情况比较严重的主要有二处，还有一处面积比较广且所处高度稍微低一点这表明该处所受污染情况相对严重且污染的范围较广；同样分析二维等高线图二，图中有一处等高线之间的间距越来越密集且颜色很深表明该处受污染情况很严重，有二处等高线比较密集颜色相对较深表明这二处的污染情况相对严重，还有一处等高线间的距离较密集但是所包围的面积较广说明该处的污染也较严重且污染的面积很广．再结合前面的数据他们中心污染源的坐标分别为：（5291，5739），（12696,3024），（17814,10707）．都是分布在工业区，还有一处污染级别不是特别严重,但是在该处存在着污染源，此处刚好是山林密集区．通过观察图三，会发现刚好有三个点处于波峰，还有个点波峰稍微偏低，但还是能很直观的看出来．再来看一下，Cd这种重金属的城区各功能区的二维等高线图，分布平面图，空间分布图（图四、图五）：图四：重金属Cd空间二维等高线分布图图五：重金属Cd含量空间分布平面图以及相应的三维网格曲面图（图六）：图六：重金属Cd含量空间分布图从空间分布图六中可以看到，污染情况比较严重且面积比较广的主要有一处，还有五处污染也相对严重．以及几处小的污染；同样从二维分布图五可以看出等高曲线所谓面积有一处颜色很深，说明该区域污染情况很严重，同时也观察到又五处等高曲线所围的面积颜色比较深，这说明了这五处区域污染情况相对严重，很明显的是有一处等高曲线所围成的面积比较广且颜色较深，表明了该区域有一处污染情况较严重且污染面积比较广，由此可见不管是从二维还是三维图形进行分析的结果是相吻合的．再结合前面的数据它金属Cd中心污染源的坐标为：（22304,10527）．分布在主干道路区，还有一处污染级别不是特别严重．再观察图三，会发现刚好有三个点处于波峰．如此，通过同样的方法，都能够得到对其它六种种重金属在该城区的空间分布以及污染情况的了解（参见附录三）通过观察每种元素的三维曲面图以及等高曲线图．很容易观察到，每种重金属对该城区都存在或大或小的污染．其中有些地区是存在多种重金属污染，并且污染很严重，通过观察这8张图会发现这六种元素Cd,Cr,Cu,Hg,Ni,Pb 在横坐标在[3000,4000],纵坐标在[3000,6000]这个区域内含量都非常高，大致可以判定这段区域属于重度污染区．下面将题目中所给的数据用excel进行分类处理，得到样本点的地积累指数．然后运用数学统计法得到各种元素污染程度数据分布表，通过这些表就可以确定该城区内不同区域重金属的污染程度．统计该表时，是通过统计每个功能区的总样本点个数，然后通过地积累指数法分别计算出每种样本点的地积累指数，并判断他们的所在的污染级别．然后统计每种污染级别下，各功能区的污染点数占总点数的百分比也就是说的权重，通过该权重就能够分析出每种重金属元素的污染程度大小，以及污染所波及的范围．从而得到每种重金属元素污染最严重的地区．通过Excel对数据运算，得到重金属元素As 污染情况分布表：表二：As污染程度分布数据表下面通过同样的数据处理，得到Cd污染程度数据分布表：表三：Cd污染程度数据分布表其它六种元素的污染程度数据分布表见附录三．表中数值0的意义是在该污染级别下不存在观测的样本点．这是个大样本事件，可以认为该级别污染很轻微，甚至不存在这种级别的污染．而百分比越大，就说明在该污染级别下涉及的样本点比较多，污染波及范围较广．5．1．4问题（1）的结果分析5．1．4．1 As这种重金属污染情况分析由该表可以看出各个区域受As的污染程度，其中一类区即是生活区31．82%无污染，63．64%轻度—中度污染，4．55%为中等污染，无强污染和及严重污染的情况；二类区即是工业区38．89%不受重金属污染，52．78%受轻度—中度污染，5．56%受中等污染，2．78%受中等—强污染；三类区即是山区大多数不受污染，只有15．15%受轻度—中度污染，1．51%受中等污染；四类区即是主干路区47．83%不受污染，50．00%受轻度—中度污染，0．72%受中等污染，1．45%受中等—强污染；五类区即是公园绿地区大多数受轻度—中度污染，25．71%不受污染，2．86%受中等污染．再结合相应的几何图形，会发现在四区存在三个很明显的污染源，在污染源附近会看到，有很多二区的样本点．有个别一区的点，说明这种元素对一区的影响相对来说轻点．所以由分析可知工业区受污染最严重，污染面积达到了61．11%，其次是生活区、主干道路区，生活区污染面积都达到了50%以上，也就是说这三个区有至少一半的土壤受到该元素的不同程度的污染．其余功能区受污染程度就次之．5．1．4．2 Cd这种重金属污染情况分析由该表可以看出各个区域受Cd的污染程度，其中一类区即是生活区29．55%无污染，54．55%轻度—中度污染，13．64%为中等污染，无强污染和及严重污染的情况；二类区即是工业区16．77%不受重金属污染，44．44%受轻度—中度污染，30．56%受中等污染，8．33%受中等—强污染；三类区即是山区大多数不受污染，只有75．76%受轻度—中度污染，21．21%受中等污染；四类区即是主干路区23．91%不受污染，44．2%受轻度—中度污染，26．09%受中等污染，5．07%受中等—强污染；五类区即是公园绿地区大多数受轻度—中度污染，48．57%不受污染，31．43%受轻度-重度污染，11．43%受中等污染，8．57%受中等-强污染．再结合相应的几何图形，会发现在四区存在三个很明显的污染源，在污染源附近会看到，有很多二区的样本点．有个别一区的点，说明这种元素对一区的影响相对来说轻点．所以由分析可知工业区受污染最严重，污染面积达到了61．11%，其次是生活区、主干道路区，生活区污染面积都达到了50%以上，也就是说这三个区有至少一半的土壤受到该元素的不同程度的污染．其余功能区受污染程度就次之．5．1 这六种重金属Cr、Cu、Hg、Ni、Pb、Zn污染情况分析由于重金属含量越多，说明该地区的重金属污染程度越严重．Cr污染最严重的有一处，该中心污染源的坐标为：（3299，6018），所在地区为主干道路区，一定程度上波及到了生活区．一区和四区存在强-及严重污染，一区波及面积达到了52．27%，四区波及面积达到了41．3%，该元素污染最严重的就是生活区．Cu污染最严重的有一处，该中心污染源的坐标为：（2427，3971），所在地区为生活区，一定程度上波及到了工业区和主干道路区．一区和四区存在及严重污染，一区污染波及范围达到了84．09%，四区污染波及范围达到了84．06%，该元素污染最严重的就是生活区和主干道路区．Hg污染最严重的有一处，中心污染源的坐标为：（3299，6018），所在地区为主干道路区，一定程度上波及到了生活区．一区和四区存在及严重污染，一区污染波及范围达到了54．55%，四区污染波及范围达到了50．74%，该元素污染最严重的就是主干道路区．Ni污染最严重的有一处，中心污染源的坐标为：（3299，6018），所在地区为主干道路区，一定程度上波及到了生活区．一区、二区和四区存在及严重污染，一区污染波及范围达到了90．91%，二区污染波及范围达到了94．44%，四区污染波及范围达到了93．48%，该元素污染最严重的就是主干道路区和生活区．Pb污染最严重的有二处，中心污染源的坐标为：（2383，3692）、（5062，4339），所在地区为生活区和主干道路区，一定程度上波及到了工业区．一区和四区存在及严重污染，一区污染波及范围达到了52．73%，四区污染波及范围达到了80．87%，该元素污染最严重的就是主干道路区．Zn污染最严重的有一处，中心污染源的坐标为：（14065，10987），所在地区为主干道路区，一定程度上波及到了工业区．四区存在及严重污染，四区污染波及范围达到了67．39%，该元素污染最严重的就是主干道路区．所以，该城区不同区域重金属污染最严重的区域是主干道路区和工业区，其次是生活区、公园绿地区、山区．5．2 问题（2）的求解：5．2．1问题（2）的分析通过问题一的分析，可粗劣的判断哪几种元素污染比较大，哪个功能区污染比较严重，但是怎么样才能具体到哪个功能区污染最严重，被污染的功能区的土壤哪种重金属污染最严重？所以，针对问题二给出的数据分析，不能简单的进行数据处理．为了使得所寻找出来的原因更有说服力，用两种方法分别进行说明和验证，还要进行综合指标评价．最后确定了最严重的污染地区以及污染最严重的相关元素，根据地区的差异性和元素的特殊性，才能说明重金属污染的主要原因．5．2．2数据的统计分析首先通过数据的处理，建立每个功能区各重金属元素的污染程度样本所占的百分比表．一功能区的相关百分比数据如下：表四：一功能区各重金属污染程度所占百分比在此功能区从总体来看，重金属污染程度处于中等-强污染，其中主要污染来自重金属元素Ni，另外在该区域有少数地方Cu污染及严重．表五：二功能区各重金属污染程度所占百分比在该功能区重金属Hg 和重金属Ni 的污染极为严重，尤其是在该区域的某些地方．由此可见，在此功能区照成重金属污染的罪魁祸首为重金属元素Hg 和重金属元素Ni ．通过这两张表，会发现有些地区之所以污染严重，主要是因为个别元素污染所导致的．所以要分析重金属污染的原因，就得分析该重金属在该功能区为什么会产生污染．其它三个功能区各重金属污染程度百分比见附录三．通过该附录表可以看到在该功能区里，重金属污染程度较轻，污染等级集中在轻度污染及以下．再观察功能区四，重金属污染十分严重，大多数重金属污染元素都集中在在各个功能区，但是在这个功能区，Pb 污染级别比较轻，没有中度甚至以上级别的污染．再看功能区五，从总体上分析，该地区重金属污染中等、强污染几乎没有，正因如此造成重金属污染的少数种类重金属元素就凸显出来了——Ni 元素和Hg 元素．纵观整体，分析所有的功能区，很容易发现造成重金属污染的主要重金属元素，他们就是Ni 元素和Hg 元素．知道前面的数据分析理由不充分，只是一个粗劣的判断．为了综合前面处理的数据，准确找出各个功能区污染的主要元素．需要利用单因子指数法和内梅罗综合污染指数法进行综合评价．5．2．3 单因子指数法和内梅罗综合污染指数法的建立与求解单因子指数法是目前国内土壤重金属的单项污染指数评价方法之一，其计算公式为：n n n βαχ=，式中n χ为重金属污染物n 的环境质量指数；n α为重金属污染物i 的实测值；n β为重金属污染物的评价标准．n χ﹥1表示污染；n χ=1或n χ﹤1表示无污染；且n χ值越大，则污染物越严重．为了更全面的反应各重金属对土壤的不同作用．突出高浓度重金属对环境质量的影响，采用内梅罗综合污染指数法．其计算公式为:2)/(/22max n wgn n n S C S C P +=）（综,式中max )(n n βα表示重金属污染物种污染指数nn βα的最大值；(/)n n wg C S 表示重金属污染物中污染指数的平均值．土壤污染水平分级标准采用国家土壤环境二级标准．土壤污染综合污染指数分级标准为综合污染指数>3为重污染，2~3为中污染，1~2为轻污染，0．7~1为警戒级，≤ 0．7为安全级．下面为了找到每种元素在该城区的综合污染指数，借助于Matlab 循环计算．编写如下系列命令见附录七．运行程序结果为As 综合污染指数：p=4．0093，分别运行另外几种程序，得到每种重金属元素的综合评价指标，简单结果如下表：。

2011全国电子设计大赛论文-G题(此作品获全国二等奖)

赛区：江西赛区赛区编号：JXB13003 测试人签字：简易电阻测量仪（G题）摘要：随着电子工业的发展，电子元器件急剧增加，电子元器件的的适应范围越来越广泛，而且智能化逐渐替代旧版产品，在应用中我们常常要测量电阻的大小，因此设计更加可靠，安全，快捷的电阻测量仪，具有极大的现实必要性。

本系统由STC89c55单片机作为数据处理和控制核心，通过单片机，经过待测电阻Rx 后，由仪表放大器OP07采样并放大Rx两端电压，再经TLC2543转换送回单片机，进行欧姆定律处理计算，并在12864液晶上显示。

该测量仪可直接从LCD液晶上读出所测得的电阻值，测量范围为1Ω～10MΩ测量精度高达±1%，通过单片机的计算测量结果，并通过12864LCD液晶屏显示数据。

从而实现电阻的测量和显示。

通过实际检测，不仅测量简便，读数直观，且测量精度、分辨率也高于一般电桥。

关键词：STC89c55单片机 TLC2543 AD转换 LCD液晶屏运放OP071 方案选择与论证１.1 电阻测试方案比较电阻测试仪的比较可有多种方案完成，例如利用模拟电路，电阻可用比例运算器法和积分运算器法，电桥检测法.方案一：可编程逻辑控制器(PLC) 应用广泛，它能够非常方便地集成到工业控制系统中。

其速度快，体积小，可靠性和精度都较好，在设计中可采用PLC对硬件进行控制，但是用PLC实现价格相对昂贵，因而成本过高，且对其应用较生疏。

方案二：采用RC振荡回路，通过测量频率来计算相应的阻值，测量范围较宽，但振荡回路受外界干扰较大，测量精度较低，测量误差不易控制。

方案三：采用恒压源分压法，通过测量电压值，采用电压比例计算R值，该方案电路稳定，受外界影响小，测量精度高，且范围较宽，另一方面便于使仪表实现自动化，而且设计时间短，成本低，可靠性高。

综上所述，系统将采用方案三，采用恒压源分压法，更为简便可行，节约成本。

1.2 AD转换方案方案一：采用ADC0832ADC0832是串行接口的8位A/D转换器，双通道A/D转换，输出输入电平与TTL/CMOS 相兼容，最高转换时间为32US，体积小，使用简单，价格便宜，但分辨率较低，难以满足测量需求。

2011年全国大学生电子设计竞赛综合测评题论文报告

放大器的应用[摘要]集成运放裨上是一种高增益直流放大、直流放大器既能放大变化极其缓慢的直流信号，下限频率可到零；又能放大交流信号，上限频率与普通放大器一样，受限于电路中的电容或电感等电抗性元器件。

集成运放和外部反馈网络相配置后，能够在它的输出和输入之间建立起种种特定的函数关系，故而称它为“运算”放大器。

本课程设计的基本目标：使用一片通用四运放芯片LM324组成预设的电路，电路包括三角波产生器、加法器、滤波器、比较器四个设计模块，每个模块均采用一个运放及一定数目的电容、电阻搭建，通过理论计算分析，最终实现规定的电路要求。

[关键词]运算放大器LM324、加法器、滤波器、比较器目录一、设计任务 (3)二、设计方案及比较 (4)1. 三角波产生器 (4)2. 加法器 (5)3. 滤波器 (5)4. 比较器 (7)三、电路设计及理论分析 (7)四、电路仿真结果及分析 (12)1.U端口 (12)1o2.U端口 (13)1i3.U端口 (13)2i4.U端口 (14)2o5.U端口 (14)3o五、总结 (15)一、设计任务使用一片通用四运放芯片LM324 组成电路框图见图1（a ），实现下述功能：使用低频信号源产生Hz f V t f u i 500)(2sin 1.0001==π的正弦波信号，加至加法器的输入端，加法器的另一输入端加入由自制振荡器产生的信号1o u ，1o u 如图1（b ）所示,1T =0.5ms ，允许1T 有±5%的误差。

图中要求加法器的输出电压11210o i i u u u +=。

2i u 经选频滤波器滤除1o u 频率分量，选出0f 信号为2o u ,2o u 为峰峰值等于9V 的正弦信号，用示波器观察无明显失真。

2o u 信号再经比较器后在1k Ω 负载上得到峰峰值为2V 的输出电压3o u 。

电源只能选用+12V 和+5V 两种单电源，由稳压电源供给。

不得使用额外电源和其它型号运算放大器。

2011年四川省大学生电子设计竞赛

关键词：LM324；三角波；加法器；滤波器；比较器
I
宜宾职业技术学院电子信息工程系
基于四运放芯片的信号运算与滤波电路的设计
Based on SiYun put chips with filter circuit of the signal operation design
Abstract
This design USES the general SiYun put chip LM324, because LM324 SiYun put circuit has a wide range of power supply voltage, static power consumption is small, can a single power use, price is low wait for an advantage, therefore is widely used in all kinds of circuits. Its use range including sensing amplifiers, dc gain module and other all available single power supply to use the occasion of operational amplifier. In the design of LM324 make triangle wave generator, adding machines, comparator, reasonable design filter, realize SiYun put chip signal operations. This circuit is fully will SiYun put chips used in various circuit, designed to be flexible, can be used to test the chip signal the realization of the function of operation.

2011电子设计大赛C组一等奖论文(小车)

2011年全国大学生电子设计竞赛论文课题:智能小车（C题）摘要：为了满足智能小车的设计要求，设计了以微控制器为核心的控制系统和算法。

首先进行了各单元电路方案的比较论证，确定了硬件设计方案。

小车采用了两轮双电机驱动方式，以16位微控制器MC9S128MAA作为控制核心。

采用VNH3SP30驱动直流电机，该驱动芯片具有内阻小、电流大、且控制简单的特性。

通过编码器及PID控制算法实现了小车运动速度和转向的精准控制。

通过红外发射管及1KL3B红外接收管，实现了小车搜寻内沿黑线及边线等功能；系统显示单元选用了图形点阵式LCD，通过串行数据通信实现信息显示。

实际测试表明，所采用的设计方案先进有效，完全达到了设计要求。

关键词：智能小车，红外，寻线，超车，单片机1、系统方案的设计与论证1.1 系统总体框架整个系统分为系统模块、角度检测模块、电机驱动模块、电源模块、显示模块。

各模块的系统框图如图1所示。

图1 系统模块框图1.2 方案论证与比较(1)控制模块传统的51单片机广为应用，具有使用简便、便宜价格等优点，但是其运算能力较低，速度较慢，功能相对单一，难以实现较复杂的任务要求。

MC9S12XS128是一款功能强大的16位微控制器，具有非常丰富的片上资源，如：10位精度的ADC，节省了片外AD；强大的定时器，方便对电机进行控制，可以进行浮点型运算。

另外还有精密的比较器，大容量的RAM和ROM，可存储大容量的程序。

(2)电机模块方案方案一：采用步进电机控制悬挂物体的准确运动，步进电机不需要使用传感器就能精确定位，但其驱动能有限不适合驱动小车。

方案二：采用低内阻大电流的电机驱动芯片VNH3SP30 驱动直流电机，相比于L298NSP30优势明天且速度相应较好。

基于上述理论分析，我们选择方案二。

(4)显示系统方案方案一：采用LED数码管显示器。

LED 数码管亮度高，醒目，但是其电路复杂，占用资源较多，显示信息量较小。

方案二：LCD液晶显示器。

2011全国大学生电子竞赛最完美设计报告

2011全国大学生电子设计竞赛《设计报告》题目：帆板控制系统摘要：自动控制系统在机械、机器人平衡运动控制研究中有着举足轻重的作用和地位，国内外都有进行广泛的研究，在实际生活、军事、工业生产中的应用更是非常广泛。

本项目是设计一个帆板控制系统，编写基于STC89C52单片机控制程序，通过对电机的转速控制，调节风扇的风力大小，从而改变帆板的转角θ，再用角度传感器测试θ的数据，传送到单片机，并用LCD1602的液晶显示器实时显示数据。

关键词：MMA7455角度传感器 STC89C52单片机智能控制帆板Windsurfing Broad Control SystemAbstract：Automatic control system is acted as an important role in the mechanical, robotic motion control balance research. Extensive research has been carried out in human life, military, industrial production. The project is proposed to design a windsurfing broad control system based on a MCU STC89C52 programming. By controlling the motor’s rotating speed, different wind speed can be produced, which results in changing the windsurfing broad position, turning angle θ. MMA7455 angle sensor is used for angle detection and transfer the data to the MCU, while the turning angle θ can be displayed on LCD(LCD1602) in real-time.Key word：MMA7455 angle sensor, STC89C52, Intelligent control, Windsurfing目录一. 设计要求 (3)1.基本要求 (3)2.发挥部分 (3)二. 方案的设计与论证 (3)1.总体方案的描述 (3)2.各模块系统电路的比较与选择 (3)三. 硬件电路设计与分析 (7)1.硬件系统组成及方框图 (7)2.主要模块电路设计与分析 (7)四. 系统程序设计与工作流程 (10)1.检测角度传感器子程序 (10)2.扫描按键子程序 (11)3.调制PWM脉宽中断子程序 (11)4.主程序 (12)五. 理论分析及测试结果 (12)1.风扇控制电路 (12)2.倾角检测原理 (12)3.控制算法 (12)六. 测试方案及结果分析 (13)1.测试方法 (13)2.测试仪器 (13)3.测试结果分析 (13)七. 结论 (13)一、设计要求1、基本要求（1）用手转动帆板时，能够数字显示帆板的转角θ。

2011年电工杯数模获奖作品风电功率预测问题

二、问题分析 ..................................................................................... 5
2.1 风电功率数据的分析和预处理...................................................................... 5 2.2 风电功率实时预测及误差分析问题的分析.................................................. 6 2.2.1 基于 ARIMA 时间序列法的问题分析................................................... 6 2.2.2 基于卡尔曼滤波法的问题分析........................................................... 7 2.2.3 基于灰色理论的问题分析................................................................... 7 2.3 电机组的汇聚对于预测结果误差的影响问题的分析................................. 7 2.4 进一步提高风电功率实时预测精度问题的分析......................................... 7
七、模型的优化与推广 ...................................................................... 8 参考文献............................................................................................. 9 附录 .................................................................................................... 9

2011全国电子设计大赛C智能小车论文

2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告智能小车（C题）摘要:智能小车可在预先设定的场景模式中自动运作，其设计主要集机械、电子、检测技术与智能控制于一体，可应用于工业控制等领域，是机器人研究领域的一项重要内容。

本设计以玩具小车为车体，硬件是以STC89C52单片机为主控芯片，配合直流电动机、光电传感器、超声波传感器、无线收发器、LED 数码管等器件构成，并通过相应的软件代码实现控制小车的前进、转弯、加速、减速等动作；实现了精准地完成两小车同时起动，并在行车道同向而行，在超车区实现两车交替超车领跑功能，并由LED显示系统的行驶时间和通信节能等指标。

实验表明，本设计结构简单，在一定程度上体现了小车的智能化运作，具有较好的鲁棒性。

关键词：智能小车；场景模式；超声波传感器；无线收发器；交替超车Design of Intelligent CarAbstract：Intelligent car be automatic operation in the pre-set Prospects mode.It is designed by an organic whole of machinery, electronics, detection technology and intelligent control. Intelligent car can be used in the industrial control, it is an important content of the field of Robot research.The toy car is use for the body of Intelligent car in the designe.The hardware is made up of the devices ofSTC89C52 microcontroller which is the main control chip, dc motor, photoelectric sensors, ultrasonic sensors, wireless transceiver, LED digital,etc.And it can make the car realize the faction of sdvance, turn, accelerate, slowing down,etc. It also can accurately finish two cars a starting at the same time,and two cars can run in the same direction in the running lane, realise two car overtaking alternately in overtaking area. The LED displays travel time and passed black line and realise Communication energy saving.The designe shows that this design is simple in structure,reflects intelligent operation in a certain extent and has good robustness.Key words: Intelligent Car；Prospects Mode;Ultrasonic Sensors;WirelessTransceiver;Overtaking Alternately;Energy Saving目录一、系统设计要求......................................................... - 1 -1.1 任务............................................................. - 1 -1.2设计相关要求..................................................... - 2 -1.2.1 基本要求................................................... - 2 -1.2.2 发挥部分................................................... - 2 -二、系统方案论证与选择................................................... - 2 -2.1 系统基本方案..................................................... - 2 -2.2系统各模块的最终方案............................................. - 6 -三、系统的硬件设计与实现................................................. - 6 -3.1系统硬件的基本组成部分........................................... - 6 -3.2主要单元电路的设计............................................... - 7 -3.2.1电源电路................................................... - 7 -3.2.2控制电路................................................... - 8 -3.2.3循迹探测电路............................................... - 8 -3.2.4测距电路................................................... - 9 -3.2.5电机驱动电路.............................................. - 10 -3.2.6数码管显示电路............................................ - 10 -3.2.7无线通信电路.............................................. - 11 -四、系统软件设计........................................................ - 12 -4.1基本要求甲车流程图.............................................. - 12 -4.2基本要求乙车流程图.............................................. - 13 -4.3超声波发送和接收模块流程图...................................... - 14 -五、系统测试............................................................ - 14 -5.1测试仪器........................................................ - 14 -5.2指标测试........................................................ - 15 -5.2.1测试方法.................................................. - 15 -5.2.2测试数据及测试结果分析.................................... - 15 -5.2.3系统任务完成情况.......................................... - 15 -六、总结................................................................ - 16 -参考文献............................................................ - 16 - 附录................................................................ - 17 -一、系统设计要求智能车辆是集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统，是智能交通系统的一个重要组成部分，其设计主要集机械、电子、检测技术与智能控制于一体，是机器人研究领域的一项重要内容，在军事、民用、太空开发等领域有着广泛的应用前景，且其智能技术广泛运用于各种领域。

2011“电工杯”大学生数学建模大赛A题(风电功率预测)参赛论文(获奖)

运用统计学软件我们得到该平稳序列 { Yt } PACF 、 ACF 如下图（ 3）
图 3 差分处理数据的相关性分析 2.2 模型识别与模型参数估计 2.2.1 模型识别我们运用经典的 Box Jenkins 模型识别方法对于 AR 模型，其偏自相关函数满足下式
6
kj j ,当1 j p kj 0,当j p 1,p 2, ,k
答卷编号：
论文题目：风电功率预测问题
参赛队员 1 参赛队员 2 参赛队员 3
姓名王斌
李亚强王刚
专业、班级数学与应用数学 0901 班数学与应用数学 0901 班
计算机科学 1001 班
有效联系电话 15353654394 15353702147 18706836267
指导教师：王平安
参赛学校：西京学院
LAMP算法得到了数据的期望值曲线及均方误差，进而得到了合理的预测模型。
模型三我们采用灰色预测采集数据为 4 个历史数据进行预测，先通过构造关联矩
阵从而对其进行累计加权，最终得到了合理的灰色预测模型。
对于问题二，我们主要根据在问题一中的误差分析，取一项误差分析 ( 相对误差 ) 指
标进而对不同机组进行求解。根据不同模型不同机组的相对误差的分析，我们得到了电
机组汇聚的误差相对单机来说误差较大，原因是因为多台电机同时运行时电刷端无法充
分工作。
对于问题三，为了进一步使误差降低到最小，我们采用组合预测模型，通过对各模
型的误差分析赋予不同的权值，从而使预测的期望结果更加精确。
通过上述三个问题的解答，我们分析了阻碍风电功率实时预测精度进一步改善的主
要因素是因为实测数据本身就存在各种不可避免的误差，因此风电功率的预测精度无法

电赛论文

参赛队：1181062011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）【118106组】2011年9月6日摘要本系统以TL494脉宽调制控制器为核心，控制全控型器件，以实现降压斩波，得到DC-DC开关电源，电压稳定在8V；双路开关电源并联后，用均流芯片UC3902控制流过负载的总电流，即电流按指定要求1：1或1：2自动分配流经两个DC-DC支路。

通过利用TL494内部的反馈电路，自动调整电压值使输出恒定，当过电流时实现过流保护的功能。

关键词：开关电源，均流，TL494ABSTRACTThis system used TL494 pulse width modulation controller as the main method to get the 8V direct voltage; Double road of switch power supply after all, with parallel flow load control through UC3902 chip of the total current source, that is current the specified requirements 1:1 or automatic assignment 1:2 across a DC-DC branch. TL494 internal also has perfect feedback circuit, automatic adjustment output voltage is constant, when a current with the flow and protection function.Key words: switching power supply, current balance,TL494目录一、设计方案论证---------------------------------------------------------1二、系统的组成------------------------------------------------------------2三、单元模块设计---------------------------------------------------------2四、系统调试---------------------------------------------------------------4五、系统功能、指标参数------------------------------------------------4六、设计总结---------------------------------------------------------------5七、参考文献---------------------------------------------------------------5开关电源模块并联供电系统（A题）【118106组】一、设计方案论证（1）开关电源模块并联供电，应满足并联系统需要达到两个基本要求:1.1、当任意模块发生故障时, 其余模块能继续提供足够电能, 整个系统不会崩溃, 即单个模块的故障不影响整个系统的正常运行；1．2、模块之间自动实现均流, 无需外加均流控制单元,无需人为的整和设定。

2011全国大学生电子大赛开关电源模块并联供电系统(A题)论文方案

2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】2011年9月6日摘要本设计是要求制作一个由两个小功率DC/DC 模块构成的并联供电系统。

综合考虑题目基本部分和发挥部分的要求。

可以看出该供电系统要求有较高的效率和稳定的电压电流输出。

最主要的目的是达到供电系统自动均流的效果。

我们根据以上要点设计了一个模拟电路和数字电路相结合的系统。

模拟电路部分采用双端驱动集成电路——TL494来完成。

数字控制系统由单片机STC12C5A60S2、DA模块、高精度放大模块、以及按键设定模块和1602液晶显示组成人机交互界面。

其组成电路可以实现以下几个功能：1.控制DC/DC模块的输出电流，使其按比例输出2.测试输出电流并显示3.比较两个DC/DC 模块的输出电流并显示比值。

关键词：TL494 单片机STC12C5A60S2 1602液晶显示开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】1系统方案本系统主要由DC/DC 模块、控制模块、DA转换模块、液晶显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 DC/DC模块的论证与选择方案一：采用电压控制脉宽调整技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。

方案二：采用电流控制脉宽调制，此技术相比传统的仅有输出电压反馈的PWM 系统比较增加了一个电感电流反馈。

此反馈就做为PWM 的斜坡函数，就不再需要锯齿波发生器，更重要的是使用电感电流反馈使系统的性能有了明显的改善。

一使系统具有快速的瞬态响应及高速的稳定性，二，输出电压精度很高。

三，具有内在的对功率开关电流的控制及限流能力。

四，具有良好的并联运行能力。

综合以上两种方案，选择方案二。

1.2 控制系统的论证与选择方案一、采用AT89C51单片机进行控制。

AT89C51价格低廉，结构简单,且资料丰富；但是51单片机系统资源有限，8位控制器，运算能力有限,无法达到较高的精度。

2011年校园电子设计大赛设计论文

4.3.2 PID 算法 .............................................. 10 第五章设计方案评价及使用方法..................................... 12 5.1 设计方案评价................................................ 12 5.1.1 优点 .................................................. 12 5.1.2 缺点.................................................. 12 5.2 使用方法.................................................... 12 第六章结论与展望................................................. 13 参考文献........................................................... 14 程序清单........................................................... 15
图 3-4 18B20 的温度存储方式
这是 12 位转化后得到的 12 位数据，存储在 18B20 的两个 8 比特的 RAM 中，二进制中的前面 5 位是符号位，如果测得的温度大于 0，这 5 位为 0，只要将测得的数值乘以 0.0625 即可得到实际温度。例如：0550H 为+85℃, 0191H 为+25.0625℃， FC90H 为-55℃。
图 3-3 温度采集电路